PABRIK ACETANILIDE DARI ANILINE DAN ACETIC ANHYDRIDE PRA RENCANA PABRIK. Oleh : EKA SULISTYONINGSIH ( )

Transkripsi

1 PABRIK ACETANILIDE DARI ANILINE DAN ACETIC ANHYDRIDE PRA RENCANA PABRIK Oleh : EKA SULISTYONINGSIH ( ) PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN JAWA TIMUR 202

2 LEMBAR PENGESAHAN PRA RENCANA PABRIK ACETANILIDE DARI ANILINE DAN ACETIC ANHYDRIDE Oleh : EKA SULISTYONINGSIH ( ) Disetujui untuk diajukan dalam ujian lisan Dosen Pembimbing Ir. LUCKY INDRATI UTAMI, MT

3 KATA PENGANTAR Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan dengan segala rahmat serta karunianya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir dari Aniline dan Acetic Anhydride, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur. Tugas Akhir dari Aniline dan Acetic Anhydride ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari literatu, data-data, majalah kimia, dan internet. Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih atas segala bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya Tugas Akhir ini kepada :. Bapak Ir. Sutiyono, MT Selaku Dekan FTI UPN Veteran Jawa Timur 2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT Selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia, FTI,UPN Veteran Jawa Timur. 3. Ibu Ir. Lucky Indrati Utami, MT Selaku Dosen Pembimbing. 4. Seluruh Civitas Akademik Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN Veteran Jawa Timur. 5. Kedua orangtua yang selalu mendoakan dan memberi semangat. 6. Dhikri Syeban, S.Kom sekeluarga yang selalu memberikan doa dan semangat. 7. Shani Zahrina, ST, partner yang selalu setia menemani dalam suka maupun duka. i

4 8. Wahyu Dwi Lukmanto, ST, yang selalu membimbing, mengajari, dan memberi semangat. 9. Teman-teman seperjuangan, Sita, Yatim, Prima, Rika, Made, Faiz, yang senantiasa memberi semangat. 0. Semua pihak yang telah membantu, memberikan bantuan, saran serta dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini. Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk sempurnanya laporan tugas akhir ini. Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi Industri jurusan Teknik Kimia. Surabaya, April 202 Penyusun, ii

5 INTISARI Perencanaan pabrik Acetanilide ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas ton Acetanilide/tahun dalam bentuk padatan. Pabrik beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun. Acetanilide dibutuhkan dalam jumlah besar bagi keperluan industri farmasi, dimana acetanilide banyak dijumpai pada formulasi obat-obatan, selain itu acetanilide digunakan pada industri kimia : pencelupan, pelarut, dan lainnya. Secara singkat, uraian proses dari pabrik Acetanilide sebagai berikut : Pertama-tama aniline, benzene, acetic anhydride, dan karbon aktif direaksikan dalam reaktor, uap yang dihasilkan sebagian direfluks dan sebagian di purging, sedangkan produk utama reaktor difiltrasi pada centrifuge. Filtrat kemudian dikristalisasi, dikeringkan, dan didinginkan untuk kemudian disimpan sebagai produk akhir. Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan Sistem Organisasi Jumlah Karyawan Sistem Operasi Waktu Operasi : Perseroan Terbatas : Garis dan Staff : 86 orang : Continuous : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari iii

6 Analisa Ekonomi : * Massa Konstruksi : 2 Tahun * Umur Pabrik : 0 Tahun * Fixed Capital Investment (FCI) : Rp * Working Capital Investment (WCI) : Rp * Total Capital Investment (TCI) : Rp * Biaya Bahan Baku ( tahun) : Rp * Biaya Utilitas ( tahun) : Rp Steam : lb/hari - Air pendingin : 593 m 3 /hari - Listrik : kwh/hari - Bahan Bakar :.368 liter/hari * Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 5% * Internal Rate of Return : 26,77% * Rate On Investment : 28,6% * Pay Out Periode : 3 Tahun * Break Even Point (BEP) : 34% iv

7 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR.. i INTISARI.... iii DAFTAR ISI. v DAFTAR TABEL.... vi DAFTAR GAMBAR... vii BAB I PENDAHULUAN.... I- BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES.... II- BAB III NERACA MASSA... III- BAB IV NERACA PANAS... IV- BAB V SPESIFIKASI ALAT... V- BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA..... VI- BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VII- BAB VIII UTILITAS..... VIII- BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK. IX- BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN.. X- BAB XI ANALISA EKONOMI..... XI- BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN.. XII- DAFTAR PUSTAKA v

8 DAFTAR TABEL Tabel. Kebutuhan Acetanilide di Indonesia.. I-2 Tabel 7. Instrumentasi pada Pabrik... Tabel 8. Baku mutu air baku harian.. Tabel 8.2 Karakteristik Air boiler dan Air pendingin... Tabel 8.3 Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas... VII-5 VIII-7 VIII-9 VIII-72 Tabel 8.4 Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik Dan Daerah Proses.... VIII-73 Tabel 9. Pembagian Luas Pabrik.... IX - 8 Tabel 0. Jadwal Kerja Karyawan Proses.... X - 0 Tabel 0.2 Perincian Jumlah Tenaga Kerja.... X - 2 Tabel. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi... Tabel.2 Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri... Tabel.3 Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman XI-8 XI-8 XI-9 Tabel.4 Tabel Cash Flow.. XI - 5 vi

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 8. Lay Out Pabrik.. IX - 9 Gambar 8.2 Peta Lokasi Pabrik..... IX - 0 Gambar 8.3 Lay Out Peralatan Pabrik.. IX - Gambar 0. Struktur Organisasi Perusahaan. X - 4 Gambar. Grafik BEP..... XI - 7 vii

10 BAB I PENDAHULUAN. Latar Belakang Perkembangan ilmu disertai dengan kemajuan telah menuntut bangsa Indonesia menuju ke arah industrialisasi. Untuk menuju kemandirian di bidang industri berfokus pada bidang kimia maka kebutuhan akan bahan-bahan kimia di dalam negeri perlu ditumbuhkan dan dikembangkan dalam pembangunan sektor industri, Salah satu diantaranya adalah industri acetanilide. Acetanilide dikenal juga dengan nama N-phenylacetamide, acetanil, acetanilide, dan dikenal dengan nama dagang antifebrin. Acetanilide merupakan senyawa organik dengan rumus kimia C 6 H 5 NH(COCH 3 ), dimana acetanilide mempunyai gugus amin (-NH) yang terikat pada cincin benzene. Acetanilide pertama kali ditemukan secara sintetis oleh dokter korea bernama Dr. Moon Soon Lee pada tahun 999 dan kemudian diteliti lebih lanjut pada tahun 2000, ditemukan pada penilitihan sifat racun pada tumbuhan. Industri acetanilide di Indonesia mempunyai perkembangan yang stabil, hal ini dapat dilihat dengan berkembangnya industri-industri proses seperti, industri farmasi, pencelupan, akselerasi karet, serta industri peroksida di I-

11 Pendahuluan I-2 Indonesia. Pendirian pabrik acetanilide di Indonesia mempunyai peluang investasi yang menguntungkan..2 Manfaat Pendirian Pabrik Acetanilide Manfaat pendirian pabrik acetanilide ini adalah : - Untuk memenuhi kebutuhan pasar dalam negeri sehingga dapat mengurangi impor acetanilide. - Untuk meningkatkan devisa negara karena pasar ekspor yang menjanjikan - Dapat memberikan keuntungan secara ekonomis karena kapasitas produksi masih berada dalam batas yang menguntungkan. - Untuk mendorong industri kimia dan menciptakan lapangan pekerjaan, mengurangi pengangguran, dan dapat menumbuhkan dan memperkuat perekonomian di Indonesia..3 Aspek Ekonomi Kebutuhan Acetanilide di Indonesia mengalami kenaikan berdasarkan permintaan pasar. Hal itu bisa dilihat di tabel berikut : Tabel. Kebutuhan Acetanilide di Indonesia Tahun Kebutuhan Indonesia (ton/th)

12 Pendahuluan I Sumber : Deperindag 200 Berdasarkan tabel diatas kebutuhan acetanilide di Indonesia dari tahun ke tahun mengalami peningkatan yang cukup signifkan dan dapat dibuat grafik hubungan antara kebutuhan pokok dengan tahun produksi.

13 Pendahuluan I-4 Keterangan : X = tahun Y = kebutuhan Dari grafik di atas, dengan metode regresi linier, maka didapat persamaan untuk mencari kebutuha pada tahun tertentu dengan persamaan : Y =.920 X Pabrik ini direncanakan beroperasi pada tahun 202, sehingga untuk mencari kapasitas pada tahun 20, maka X = 20. Kapasitas pada tahun 20 : Y = (.920 x 20) = ton/th Untuk rencana kapasitas produksi pabrik ini, maka digunakan = ton/th..4 Sifat Bahan Baku Dan Produk Bahan baku : a. Acetic Anhydride (chemicalland2.com) Nama lain : Acetic oxide, Acetyl oxide Rumus molekul : (CH 3 CO) 2 O ; C 4 H 6 O 3 Rumus bangun : Berat molekul : 02 Warna : tidak berwarna

14 Pendahuluan I-5 Bau Bentuk : berbau tajam (seperti acetic acid) : liquid Specific Gravity :,082 Melting Point Boiling point Solubity, water Solubity, benzene : -73 o C : 39,6 o C : 2,kg/ 00 kg H 2 O : larut Komposisi Acetic Anhydride (liquid) (chemicalland2.com) Komponen % berat C 4 H 6 O 3 99,50 % C 2 H 4 O 2 0,50% 00% b. Aniline (chemicalland2.com) Nama lain Rumus molekul : Amino benzene, Benzeneamine : C 6 H 5 NH 2 ; C 6 H 7 N Rumus bangun : Berat molekul : 93 Warna Bau Bentuk : tidak berwarna : berbau seperti amonia : liquid seperti minyak

15 Pendahuluan I-6 Specific Gravity :,022 Melting Point Boiling point Solubity, water Solubity, benzene : -6,2 o C : 84,4 o C : 3,6 kg/ 00 kg H 2 O : larut Komposisi Aniline (liquid): Komponen % berat C 6 H 7 N 99,0 % H 2 O 0,0% 00% c. Benzene (chemicalland2.com) Nama lain : Benzol, Carbon Oil Rumus molekul : C 6 H 5 Rumus bangun : Berat molekul : 78 Warna Bau Bentuk : tidak berwarna : berbau seperti senyawa aromatic : liquid

16 Pendahuluan I-7 Specific Gravity : 0,879 Melting Point Boiling point Solubity, water : 5,5 o C : 80, o C : 0,07 kg/ 00 kg H 2 O Komposisi Benzene (liquid) : (chemicalland2.com) Komponen % berat C 6 H 6 99,0 % H 2 O 0,0% 00% Produk : d. Acetanilide (chemicalland2.com) Nama lain Rumus molekul : Acetanil, Antifebrin : C 6 H 5 NHCOCH 3 ; C 8 H 9 NO Rumus bangun : Berat molekul : 35

17 Pendahuluan I-8 Warna Bau Bentuk : putih : tidak berbau : padat Specific Gravity :,20 Melting Point Boiling point Solubity, water : 3 o C : 305 o C : 0,5,kg/ 00 kg H 2 O Kadar produk acetanilide (padat) : 95% s/d 98% (Keyes : 0) Kegunaan produk utama Acetanilide (Keyes : 9) :. Industri Farmasi (bahan baku obat-obatan, contohnya penicilin) 2. Industri Kimia (proses pencelupan, pelarut, akselarasi karet, peroksida, pernis)

18 BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES 2. Macam Proses Beberapa tahun perkembangan dalam teknologi proses, pembuatan acetanilide dilakukan dengan bahan baku utama aniline dan bahan baku pereaksi yang berbeda yaitu acetic acid dan acetic anhydride. Adapun macam pembuatan acetanilide adalah : a. Pembuatan Acetanilide dari Aniline dan Acetic Acid b. Pembuatan Acetanilide dari Aniline dan Acetic Anhydride Adapun uraian prosesnya adalah sebagai berikut : a. Pembuatan Acetanilide Dari Aniline dan Acetic Acid Pada proses ini, bahan baku yang digunakan adalah aniline dengan pereaksi acetic acid. Aniline direaksikan dengan acetic acid berlebih 00%, II-

19 Seleksi dan Uraian Proses II-2 dimana kelebihan acetic acid akan direfluks sampai aniline habis bereaksi selama 6-4 jam dengan suhu reaksi 50 o C 60 o C. Reaksi yang terjadi : C 6 H 5 NH 2 (L) + CH 3 COOH (L) C 6 H 5 NHCOCH 3 (L) + H 2 O (L) Produk reaksi kemudian difiltrasi pada suhu panas, mengingat titik leleh acetanilide mencapai 4,2 o C. Proses filtrasi bertujuan untuk memisahkan acetanilide dari impuritis. Acetanilide yang terpisah, kemudian dikristalisasi dan dipisahkan dari mother liquor pada centrifuge. Mother liquor kemudian dikembalikan ke reactor, sedangkan Kristal acetanilide kemudian dikeringkan pada dryer dan dikemas sebagai produk akhir. b. Pembuatan Acetanilide dari Aniline dan Acetic Anhydride Pada proses ini, bahan baku yang digunakan adalah aniline dan acetic anhydride. Aniline direaksikan dengan acetic anhydride berlebih 50% dengan penambahan benzene yang berfungsi sebagai pelarut. Reaksi berlangsung selama 6 jam dengan suhu 0 o C 20 o C.

20 Seleksi dan Uraian Proses II-3 Reaksi yang terjadi : 2 C 6 H 5 NH 2 (L) + (CH 3 CO) 2 O (L) 2 C 6 H 5 NHCOCH 3 (L) + H 2 O (L) Produk reaksi kemudian difiltrasi pada suhu panas, mengingat titik leleh acetanilide mencapai 4,2 o C. Proses filtrasi bertujuan untuk memisahkan acetanilide dari impuritis. Acetanilide yang terpisah, kemudian dikristalisasi dan dipisahkan dari mother liquor pada centrifuge. Mother liquor kemudian dikembalikan ke reactor, sedangkan Kristal acetanilide kemudian dikeringkan pada dryer dan dikemas sebagai produk akhir. 2.2 Seleksi Proses Berdasarkan uraian macam proses di atas, maka dapat ditabelkan perbandingan masing-masing proses sebagai berikut : Parameter Macam Proses Aniline + Acetic Acid Bahan Baku Utama Aniline + Acetic Acid Aniline + Acetic Anhydride Aniline + Acetic Anhydride + Benzene Suhu Operasi 50 o C 60 o C 0 o C 20 o C Tekanan Operasi atm atm Yields 90% 90% Waktu Kontak 6 4 jam 6 jam Aliran Proses Sederhana Sederhana Peralatan Sederhana Sederhana Utilitas Mahal Ekonomis

21 Seleksi dan Uraian Proses II-4 Dari uraian di atas, maka dipilih Pembuatan Acetanilide dari Aniline dan Acetic Anhydride, dengan beberapa pertimbangan : a. Bahan baku mudah didapat di dalam negeri. b. Biaya investasi dan utilitas lebih ekonomis mengingat suhu operasi lebih rendah dari proses lainnya. c. Produk yang dihasilkan memenuhi pasar. 2.3 Uraian Proses Flowsheet Dasar : Flowsheet Pengembangan : S C W Karbon Aktif WI F E - 2 Benzene 30 3 FC LI F - 30 L - 3 Acetic Anhydride 30 2 FC LI F - 20 L - 2 R - 20 F - 22 LC 40 TC H TC S H , 3 Udara Wasted Gas FC E-253 TC 92, 4 H-25 92, 5 Aniline 30 LC 20 FC LI F L - L L - 22 FC J G-252 B E TC 32 6 WI F - 30 Acetanilide L - 24 J - 26 S C C W R W T P

22 Seleksi dan Uraian Proses II-5 Pada pra rencana Acetanilide ini dapat dibagi menjadi 3 Unit proses, dengan pembagian :. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : Unit Proses Kode Unit : Unit Pengendalian Produk Kode Unit : 300 Adapun uraian dan penjelasan proses adalah sebagai berikut : Pertama-tama aniline dari tangki F-0 diumpankan bersamaan dengan benzene dari tangki F-30 dengan perbandingan : menuju ke mixing tank M- 50 untuk dilarutkan, kemudian larutan diumpankan ke reactor R-20 bersamaan dengan acetic anhydride. Reaksi yang terjadi : 2 C 6 H 5 NH 2(L) + (CH 3 CO) 2 O (L) 2 C 6 H 5 NHCOCH 3(L) + H 2 O (L) Reaksi berjalan pada suhu 20 C dengan tekanan atm selama 6 jam. Produk atas reaktor R-20 berupa uap benzene kemudian dikondensasi secara parsial (sebagian) pada condenser E-2, dimana uap yang tidak terkondensasi (non-condensable gas) dibuang ke pengolahan limbah gas, sedangkan uap yang terkondensasi (kondensat) ditampung pada akumulator F-22 dan kemudian direfluks kembali ke reaktor R-20. Produk bawah reaktor diumpankan ke mixing

23 Seleksi dan Uraian Proses II-6 tank dan ditambahkan karbon aktif untuk menjernihkan larutan produk, kemudian diumpankan pada centrifuge- H-220 untuk proses pemisahan cake dan filtrat. Cake berupa karbon aktif dan sejumlah impuritis kemudian dibuang ke pengolahan limbah padat, sedangkan filtrat berupa larutan acetanilide diumpankan ke crystallizer S-230 untuk proses kristalisasi. Campuran kristal acetanilide dan mother liquor kemudian diumpankan ke centrifuge-2 H-240 untuk proses pemisahan cake dan filtrat. Filtrat berupa mother liquor kemudian direcycle kembali menuju ke reaktor R-20, sedangkan cake berupa kristal acetanilide kemudian diumpankan pada rotary dryer B-250 dengan screw conveyor J-242. Pada rotary dryer B-250, kristal acetanilide dikeringkan pada suhu 0 C dengan bantuan udara panas secara counter-current (berlawanan arah). (melting point acetanilide = 4,2 C). Udara panas dihembuskan secara berlawanan arah, dimana udara panas dihembuskan melalui blower G-252 dan dipanaskan pada heater E-253. Udara panas dan padatan terikut, kemudian diumpankan pada cyclone H-25, dimana udara panas dibuang ke pengolahan limbah gas, sedangkan padatan (kristal acetanilide) yang tertangkap diumpankan secara bersamaan dengan produk kristal acetanilide kering menuju ke cooling conveyor E-260 untuk proses pendinginan sampai dengan suhu kamar 32 C dengan bantuan air pendingin. Kristal acetanilide kemudian dengan bucket elevator J-26 diumpankan menuju ke silo acetanilide sebagai produk akhir.